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压电悬臂梁结构参数对摩擦自激振动能量收集的影响
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作者 朱瑞丹 刘方平 +1 位作者 何冬康 项载毓 《机械设计》 北大核心 2025年第3期132-142,共11页
针对滑动摩擦副普遍存在的摩擦自激振动问题,尝试通过安装压电悬臂梁振动能量收集器以实现摩擦自激振动能量的收集。基于CETR摩擦磨损试验机开展了摩擦自激振动能量收集试验,建立该试验装置的有限元模型及含压电悬臂梁振动能量收集器的... 针对滑动摩擦副普遍存在的摩擦自激振动问题,尝试通过安装压电悬臂梁振动能量收集器以实现摩擦自激振动能量的收集。基于CETR摩擦磨损试验机开展了摩擦自激振动能量收集试验,建立该试验装置的有限元模型及含压电悬臂梁振动能量收集器的5自由度数值模型,探讨了悬臂梁结构参数变化对压电陶瓷输出电压的影响。结果表明:设计的压电悬臂梁振动能量收集器可有效地将摩擦块∕摩擦盘滑动摩擦产生的摩擦自激振动能量转换为电能,而且悬臂梁质量和刚度等结构参数通过改变压电悬臂梁振动能量收集器的变形能力以影响摩擦自激振动能量收集效果;悬臂梁质量和刚度较小时,压电悬臂梁振动能量收集器具有较好的变形能力,使得压电陶瓷更好地将摩擦自激振动能量转换为电能;随着悬臂梁质量和刚度的增大,压电悬臂梁振动能量收集器的变形能力减弱,导致压电陶瓷输出电压减小。 展开更多
关键词 摩擦自激振动 压电悬臂梁 能量收集 有限元仿真 数值分析
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音叉压电悬臂梁动力学建模及振动俘能特性分析
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作者 马丽骞 曹东兴 詹昌海 《振动工程学报》 北大核心 2025年第5期984-993,共10页
环境振动能量采集技术可为物联网低功耗电子设备提供绿色无源自供电技术,针对传统平直悬臂梁俘能器结构固有频率高,俘能效率较低的不足,提出一类叉型悬臂梁结构用于环境中振动能量的采集,克服传统悬臂梁结构自由端部分因振动时应变较小... 环境振动能量采集技术可为物联网低功耗电子设备提供绿色无源自供电技术,针对传统平直悬臂梁俘能器结构固有频率高,俘能效率较低的不足,提出一类叉型悬臂梁结构用于环境中振动能量的采集,克服传统悬臂梁结构自由端部分因振动时应变较小而不利于能量采集的缺点,从而提升系统的俘能效率。利用Lagrange方程建立音叉压电悬臂梁在谐波激励下的动力学方程,求解系统固有频率,综合对比理论解析、有限元仿真和试验结果,分析了结构尺寸、附加质量块以及负载电阻对系统俘能特性的影响。结果表明:在悬臂梁结构自由端处引入分叉结构可以降低系统的固有频率,证明音叉压电悬臂梁俘能器更有利于低频环境振动俘能;在加速度激励幅值为0.5 m/s^(2)时,系统俘能输出功率峰值为7 mW;进一步优化结构,在自由端引入20 g附加质量块,系统俘能输出功率峰值提升至18 mW;设计压电俘能接口电路,采集转换的电能直接为LED灯(发光二极管)供电,可同时点亮50个LED灯。研究结果可为适配80 Hz以下的低频振动环境的能量采集以及实现低功耗物联网传感器的自供电设计提供理论支撑。 展开更多
关键词 音叉压电悬臂梁 环境振动利用 分叉结构 动力学建模 低频多模态 俘能试验
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内置压电悬臂梁的涡致振动圆管俘能结构实验研究
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作者 陈鹏 林杉杉 +1 位作者 马雄飞 李莉 《机械科学与技术》 北大核心 2025年第2期248-254,共7页
利用计算机仿真和水循环试验系统测试,分析了阻流体直径、间径比以及双俘能结构串列情况下内置压电悬臂梁柔性圆管涡致振动俘能结构的性能。结果表明:俘能结构的输出电压随着圆柱阻流体直径的增大而增大,随着间径比的增加先增加后降低... 利用计算机仿真和水循环试验系统测试,分析了阻流体直径、间径比以及双俘能结构串列情况下内置压电悬臂梁柔性圆管涡致振动俘能结构的性能。结果表明:俘能结构的输出电压随着圆柱阻流体直径的增大而增大,随着间径比的增加先增加后降低。当阻流体直径为0.03 m,高为0.05 m,间径比为3时,最优输出电压峰-峰值为5.83 V。当两个参数完全相同的俘能结构串列放置试验时,两者的输出电压大不相同,第2个俘能结构的输出电压远大于第1个俘能结构。综合考虑两个俘能结构的电压值,当间径比为4时,得到两个结构产生的电压值分别为0.71 V和5.24 V,优于间径比为其他值的情况。 展开更多
关键词 压电俘能器 涡致振动 压电悬臂梁 压电能量收集
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变截面压电悬臂梁能量采集器在高斯白噪声激励下的稳态统计特性研究 被引量:1
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作者 周坤涛 杨涛 +3 位作者 葛根 郝淑英 冯晶晶 张琪昌 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期864-874,共11页
环境振动是一种非周期、随机的宽频激励,研究振动能量采集器在环境振动下的能量采集特性具有重要意义。本文采用改进随机平均法,求解了变截面压电梁在高斯白噪声激励下的等效振幅、位移、速度的稳态概率密度函数,位移与速度的联合概率... 环境振动是一种非周期、随机的宽频激励,研究振动能量采集器在环境振动下的能量采集特性具有重要意义。本文采用改进随机平均法,求解了变截面压电梁在高斯白噪声激励下的等效振幅、位移、速度的稳态概率密度函数,位移与速度的联合概率密度函数以及稳态均方输出电压,随后研究了变截面压电梁的能量采集效能。结果表明:负载电阻一定时,截面系数β>0时的变截面压电梁相比β=0时的等截面压电梁有更好的稳态均方输出电压;截面系数β>0时,随着电阻电容乘积的倒数的增加,变截面压电梁的均方电压均呈现逐渐减小的趋势,当电阻电容乘积的倒数值一定时,β值越大,均方电压也越高;随着噪声强度的增加,变截面压电梁的均方电压均呈现逐渐增大的趋势,当噪声强度一定时,β值越大,均方电压也越高。本文研究结果可为变截面压电悬臂梁能量采集系统的设计及应用提供理论依据。 展开更多
关键词 能量采集器 变截面压电悬臂梁 高斯白噪声激励 稳态概率密度 均方电压
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基于CBAM-CNN和压电悬臂梁的温度解耦质量感知方法 被引量:5
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作者 闫宇楠 刘智康 +1 位作者 徐佳文 严如强 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期113-126,共14页
悬臂梁结构广泛用于微小质量测量,而温度变化会引起测量结果漂移。传统测量方法需要在温度稳定的环境中进行,但实际应用中通常难以满足此要求,且温度漂移对测量的影响难以直接解耦。本文提出了一种基于数据驱动,CBAM-CNN和压电悬臂梁的... 悬臂梁结构广泛用于微小质量测量,而温度变化会引起测量结果漂移。传统测量方法需要在温度稳定的环境中进行,但实际应用中通常难以满足此要求,且温度漂移对测量的影响难以直接解耦。本文提出了一种基于数据驱动,CBAM-CNN和压电悬臂梁的自适应温度解耦质量感知方法。首先,搭建谐振式压电悬臂梁温控测量平台采集不同质量负载下的阻抗响应信号,设计自适应加权预处理方法以增强结构特征并突出有限样本中的关键信息;其次,设计基于混合领域注意力机制的CBAM-CNN网络来评估信号中多个谐振峰的相对关系,实现温度解耦和质量感知。实验结果表明,该方法在25℃至55℃的温度范围内的对0.1~1 g的质量感知准确率高达99.70%,无需进行温度补偿即可实现大跨度温度下的精确质量感知。 展开更多
关键词 压电悬臂梁 深度学习 CNN CBAM 质量感知 温度解耦
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压电悬臂梁发电装置的建模与仿真分析 被引量:92
6
作者 阚君武 唐可洪 +3 位作者 王淑云 杨志刚 贾杰 曾平 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期71-75,共5页
建立了单、双晶压电梁发电能力的仿真分析模型,研究了结构尺寸、激励方式及材料性能等对其发电能力的影响规律。研究表明,在基板材料及激励条件相同时,存在不同的最佳厚度比使单、双晶压电梁发电能力最大,双晶梁的最大发电量约为单晶梁... 建立了单、双晶压电梁发电能力的仿真分析模型,研究了结构尺寸、激励方式及材料性能等对其发电能力的影响规律。研究表明,在基板材料及激励条件相同时,存在不同的最佳厚度比使单、双晶压电梁发电能力最大,双晶梁的最大发电量约为单晶梁的2倍。基板材料不同时,最佳厚度比随杨氏模量比增加而减小,铝、钼基板构成的单、双晶压电梁的最佳厚度比分别为(0.7,0.35)和(0.45,0.2)。在相同的厚度比及外界激励条件下,杨氏模量比对两种压电梁发电能力的影响不同,杨氏模量比低于3.3时,双晶梁的发电量均大于单晶梁。 展开更多
关键词 压电悬臂梁 发电 建模
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压电悬臂梁振动的模态控制 被引量:16
7
作者 魏燕定 陈定中 程耀东 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第9期1180-1184,共5页
结合有限元分析方法与模态控制来抑制悬臂梁的振动.采用有限元分析方法研究悬臂梁的动态特性,建立其动力方程.在悬臂梁振动时应力最大或次最大处的上、下表面同位配置压电片,作为抑制悬臂梁振动的致动器.基于模态控制方法,设计了模态传... 结合有限元分析方法与模态控制来抑制悬臂梁的振动.采用有限元分析方法研究悬臂梁的动态特性,建立其动力方程.在悬臂梁振动时应力最大或次最大处的上、下表面同位配置压电片,作为抑制悬臂梁振动的致动器.基于模态控制方法,设计了模态传感器和模态致动器.采用模态速度负反馈进行反馈控制,以此计算出各个作为致动器的压电片的控制电压,以抑制悬臂梁的振动.通过算例进行数值仿真,结果表明,以此方法布置压电片和输入控制电压,能迅速抑制悬臂梁的振动,可单独或同时控制几阶模态振动. 展开更多
关键词 压电悬臂梁 模态控制 振动 主动控制 有限元分析 智能结构
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一种基于梯形压电悬臂梁的能量采集器研究 被引量:6
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作者 何挺 马剑强 +2 位作者 刘莹 李保庆 褚家如 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2012年第6期872-876,共5页
提出了一种基于d33模式的梯形压电悬臂梁式能量采集器。采用梯形悬臂梁结构能提高能量采集器的平均应力和降低其最大应力,增加其输出电压和使用寿命;同时由于压电材料的d33系数一般是d31系数的2~3倍,利用d33模式同样能提高能量采集器... 提出了一种基于d33模式的梯形压电悬臂梁式能量采集器。采用梯形悬臂梁结构能提高能量采集器的平均应力和降低其最大应力,增加其输出电压和使用寿命;同时由于压电材料的d33系数一般是d31系数的2~3倍,利用d33模式同样能提高能量采集器的输出电压。分析和制备了同尺寸的d31模式和d33模式两种能量采集器,并进行测试。实验结果表明,d33模式能量采集器的输出电压约是d31模式的2倍,具有较高输出电压,与有限元分析结果基本一致。 展开更多
关键词 能量采集 压电悬臂梁 有限元分析 叉指电极
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压电悬臂梁采收低频振动能的理论分析与仿真 被引量:4
9
作者 刘辉 何鹏举 +3 位作者 林玲 巫世杰 夏亮 祖一康 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2009年第10期91-93,96,共4页
采收环境振动能量为无线网络传感器供电是近年来研究的热点,目前还没有一个完整的理论和解决方案。文中设计了一种压电悬臂梁结构的环境振动能量采收装置,研究了悬臂梁压电振子结构受激励后产生电荷量与频率的关系,并进行了ANSYS仿真,... 采收环境振动能量为无线网络传感器供电是近年来研究的热点,目前还没有一个完整的理论和解决方案。文中设计了一种压电悬臂梁结构的环境振动能量采收装置,研究了悬臂梁压电振子结构受激励后产生电荷量与频率的关系,并进行了ANSYS仿真,得出了最佳的机电耦合模型和压电悬臂梁几何尺寸对固有频率的影响的关系。为采收环境低频振动能量,实现网络传感器自供电装置提供了设计的理论依据。 展开更多
关键词 传感器网络 压电悬臂梁 低频振动能 ANSYS 固有频率
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附磁压电悬臂梁流致振动俘能特性分析 被引量:19
10
作者 曹东兴 马鸿博 张伟 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期1148-1155,共8页
流致振动蕴含巨大的能量,本文基于流致振动理论,设计了一种附加磁力激励的压电悬臂梁流致振动俘能器,并通过理论和实验研究其振动俘能特性.该俘能器由压电悬臂梁、圆柱绕流体和磁铁组成;首先基于Euler-Bernoulli梁理论,推导了流致振动... 流致振动蕴含巨大的能量,本文基于流致振动理论,设计了一种附加磁力激励的压电悬臂梁流致振动俘能器,并通过理论和实验研究其振动俘能特性.该俘能器由压电悬臂梁、圆柱绕流体和磁铁组成;首先基于Euler-Bernoulli梁理论,推导了流致振动附磁压电俘能器的能量函数,利用Hamilton原理建立了流致振动附磁压电俘能器的机电耦合方程;利用数值方法研究详细分析了流速、圆柱绕流体直径和长度、磁间距、磁极和外接电阻等系统参数对压电俘能器振动特性和输出电压的影响.分析结果表明,该型压电俘能器的振动幅值在低流速条件下产生涡激振动,并产生最大的输出电压;磁力可以降低压电俘能器的共振频率并能够拓宽压电俘能器频带带宽,因此,附磁压电俘能器具有相比没有附磁的压电俘能器更适用于低速层流环境;实验结果与数值结果吻合较好,验证了附磁压电悬臂梁流致振动俘能器的理论分析的正确性. 展开更多
关键词 振动能量采集 流致振动 圆柱绕流 压电悬臂梁 磁力
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双晶压电悬臂梁发电装置的建模与有限元仿真分析 被引量:10
11
作者 王军龙 鲍丙豪 +1 位作者 闻凤连 龚勇镇 《机械设计与制造》 北大核心 2010年第9期3-5,共3页
基于压电原理和热力学平衡方程,建立了双晶压电悬臂梁的数学模型,并运用有限元分析软件ANSYS对双晶压电悬臂梁的结构进行了模态分析和谐响应分析,对梁的各个尺寸参数以及激励方式对输出电压的影响进行了静力分析,分析结果与数学模型的... 基于压电原理和热力学平衡方程,建立了双晶压电悬臂梁的数学模型,并运用有限元分析软件ANSYS对双晶压电悬臂梁的结构进行了模态分析和谐响应分析,对梁的各个尺寸参数以及激励方式对输出电压的影响进行了静力分析,分析结果与数学模型的预测是一致的。研究表明:在梁的固有频率附近输出电压最大。在固定的激励条件下为提高双晶压电悬臂梁的放电能力,应该在保证可靠度和固有频率的前提下,尽量增加梁的长度、减小梁的宽度,并选取合适的金属板与压电陶瓷的厚度。 展开更多
关键词 压电悬臂梁ANSYS 发电 耦合场 谐响应
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PZT厚膜压电悬臂梁结构的有限元分析 被引量:3
12
作者 方华斌 徐峥谊 +2 位作者 刘景全 陈迪 蔡炳初 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第z1期257-260,共4页
设计了一种硅微悬臂梁结构,在低频环境中以压电厚膜进行信号转换、谐振.使用有限元分析软件ANSYS对结构建模,并进行模态和谐响应分析.模拟分析的结果表明:通过制备添加金属质量块及选择合理的尺寸范围,结构固有频率可在100~1500Hz之间... 设计了一种硅微悬臂梁结构,在低频环境中以压电厚膜进行信号转换、谐振.使用有限元分析软件ANSYS对结构建模,并进行模态和谐响应分析.模拟分析的结果表明:通过制备添加金属质量块及选择合理的尺寸范围,结构固有频率可在100~1500Hz之间;该结构在共振条件下将运动信号转换为电压信号输出时,电压可达0.4V以上,足以开启双锗二极管进行电路整流. 展开更多
关键词 压电悬臂梁 低频 谐振 有限元分析 电压输出
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考虑疲劳寿命的压电悬臂梁结构优化设计方法 被引量:7
13
作者 张淼 孟庆丰 王宏金 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期68-72,共5页
提出了一种插入式的压电悬臂梁结构,通过将其末端质量块转化成等效惯性力和惯性力矩,得出了求解其固有频率的理论公式。在此基础上,设计了一系列一阶固有频率相同、长宽比不同的压电悬臂梁。通过ANSYS模态分析发现,理论计算和仿真结果... 提出了一种插入式的压电悬臂梁结构,通过将其末端质量块转化成等效惯性力和惯性力矩,得出了求解其固有频率的理论公式。在此基础上,设计了一系列一阶固有频率相同、长宽比不同的压电悬臂梁。通过ANSYS模态分析发现,理论计算和仿真结果的误差均在5%以内,证明了这种求解压电悬臂梁固有频率方法的可行性。通过瞬态分析得出,随着长宽比的增大,压电悬臂梁的输出电压及压电层的最大应力随长宽比呈近似线性关系增大,这种线性关系对于压电悬臂梁的性能预测很有意义。最后通过疲劳分析软件nCode DesignLife,求解出了各压电悬臂梁的疲劳寿命,并以此为依据,选取了最优的结构设计方案。为压电悬臂梁的结构优化设计建立了一种新的、相对完整的方法。 展开更多
关键词 压电悬臂梁 结构设计 有限元 瞬态分析 疲劳寿命
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复合L形宽频压电悬臂梁的建模与仿真 被引量:3
14
作者 王光庆 鲍鹏 陆跃明 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第14期1933-1938,共6页
为提高单频压电悬臂梁的振动能量采集转换效率,提出一种复合L形压电悬臂梁的宽频拓展技术,通过在单频压电悬臂梁水平结构中增加一个辅助垂直悬臂梁,组成L形压电悬臂梁,通过控制L形压电悬臂梁的结构和材料参数使悬臂梁的2阶模态频率为1... 为提高单频压电悬臂梁的振动能量采集转换效率,提出一种复合L形压电悬臂梁的宽频拓展技术,通过在单频压电悬臂梁水平结构中增加一个辅助垂直悬臂梁,组成L形压电悬臂梁,通过控制L形压电悬臂梁的结构和材料参数使悬臂梁的2阶模态频率为1阶模态频率的2倍,将1阶、2阶模态频率串联起来形成一个宽频的谐振带。利用拉格朗日方程和模态假设法建立了L形压电悬臂梁的频率方程和振动方程,通过数值仿真分析了L形压电悬臂梁结构和材料参数对其频率特性和振动特性的影响,并确定了系统的最佳结构和材料参数,实例验证了悬臂梁宽频拓展方法的正确性。 展开更多
关键词 宽频 L形压电悬臂梁 频率特性 振动特性 能量采集器
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一种具有新型动力放大器压电悬臂梁俘能器计算模型和解析解 被引量:12
15
作者 唐礼平 王建国 《计算力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期650-656,共7页
为了提高压电振动能量俘获的效率,提出了一种新型的压电悬臂梁俘能器。新的压电俘能器在悬臂梁固定端安装一个新型动力放大器系统,另一端带有一个有限尺寸的质量块。新型动力放大器由平移及转动约束的弹簧-质量块系统组成。考虑有限尺... 为了提高压电振动能量俘获的效率,提出了一种新型的压电悬臂梁俘能器。新的压电俘能器在悬臂梁固定端安装一个新型动力放大器系统,另一端带有一个有限尺寸的质量块。新型动力放大器由平移及转动约束的弹簧-质量块系统组成。考虑有限尺寸质量块的质量分布效应和平移及转动约束的弹簧刚度等结构参数的影响,利用广义Hamilton原理,针对带有新型动力放大器的压电式悬臂梁俘能器,建立了分布参数型运动微分方程,获得了相应的特征函数,分析了自振频率和能量俘获效果。分析结果表明,考虑质量块偏心距和转动惯量可提高能量俘获效率的预测精度;合理选择动力放大器的平移及转动弹簧刚度可提高能量俘获的效率,降低俘能器的共振频率。 展开更多
关键词 压电悬臂梁 能量俘获 新型动力放大器 分布参数 解析解
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双稳态压电悬臂梁发电性能分析 被引量:5
16
作者 孙舒 曹树谦 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2013年第4期540-544,548,共6页
利用增量谐波平衡法(IHB)对双稳态压电发电系统的发电性能进行了研究。首先通过与龙格-库塔法(R-K)数值计算的结果相对比,证明IHB法解的有效性;其次利用IHB法分别计算了磁化强度不同时双稳态压电发电系统的电压幅频响应曲线及不同的负... 利用增量谐波平衡法(IHB)对双稳态压电发电系统的发电性能进行了研究。首先通过与龙格-库塔法(R-K)数值计算的结果相对比,证明IHB法解的有效性;其次利用IHB法分别计算了磁化强度不同时双稳态压电发电系统的电压幅频响应曲线及不同的负载电阻下的发电功率,得出双稳态压电发电系统的电压幅频响应存在解的跳跃现象,并且当磁场强度增大时,电压幅频曲线向右偏移,大幅运动的响应频带变宽,最大幅值变大。另外,分析了系统电阻匹配问题,只有选择合适的电阻值时,发电功率才能达到最大;最后与线性压电发电系统相比,得到双稳态压电发电系统在低频宽带下能产生较高的发电功率。 展开更多
关键词 双稳态 压电悬臂梁 发电性能 增量谐波平衡法
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基于压电悬臂梁的铁路钢桁梁桥振动能量收集方案研究 被引量:3
17
作者 李小珍 刘鸣 +2 位作者 肖林 辛莉峰 刘伟群 《世界桥梁》 北大核心 2018年第5期50-54,63,共6页
为了研究在铁路钢桁梁桥布设能量收集装置的最佳位置,了解其给桥梁健康监测系统供电的可行性,基于压电悬臂梁能量收集基本原理,以一座有砟轨道96m双线下承式简支钢桁梁桥为背景,进行铁路钢桁梁桥振动能量转化为电能的收集方案研究。首... 为了研究在铁路钢桁梁桥布设能量收集装置的最佳位置,了解其给桥梁健康监测系统供电的可行性,基于压电悬臂梁能量收集基本原理,以一座有砟轨道96m双线下承式简支钢桁梁桥为背景,进行铁路钢桁梁桥振动能量转化为电能的收集方案研究。首先以压电悬臂梁作为能量收集装置,基于机电耦合理论,得到可收集能量与桥梁加速度响应的关系;其次应用车-线-桥耦合振动理论,分析该桥在列车过桥时不同构件的加速度响应;然后根据其振动特性设计压电悬臂梁的参数,采用MATLAB编程求解桥梁不同位置的可收集能量;最后提出6种振动能量收集方案并对比分析。结果表明,桥梁不同位置处动力响应不同,需根据其振动特性设计压电悬臂梁的参数;桥面系尤其是横肋中点处,适宜布置能量收集装置,可收集的能量可以满足桥梁健康监测系统的最小能量需求。 展开更多
关键词 铁路桥 钢桁梁桥 压电悬臂梁 振动能量 收集方案 车-线-桥耦合振动 动力响应
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雨滴冲击下双稳态压电悬臂梁俘能装置动力学特性及实验研究 被引量:3
18
作者 刘丽兰 钟声 吴子英 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第11期182-189,共8页
利用双稳态压电悬臂梁俘能装置将雨滴动能转换为电能。建立双稳态压电悬臂梁俘能装置的力学模型及控制方程,通过简化获得了单个雨滴冲击力的数学模型,采用对数正态分布函数模拟了不同降雨强度下雨滴直径的随机分布。利用数值仿真,研究... 利用双稳态压电悬臂梁俘能装置将雨滴动能转换为电能。建立双稳态压电悬臂梁俘能装置的力学模型及控制方程,通过简化获得了单个雨滴冲击力的数学模型,采用对数正态分布函数模拟了不同降雨强度下雨滴直径的随机分布。利用数值仿真,研究了不同雨滴直径及不同降雨强度对俘能系统动力学特性及发电性能的影响。搭建了雨滴冲击发电实验装置,实测雨滴降落高度对系统输出电压的影响。研究结果可为利用雨滴冲击发电探索新型能源的研究提供部分参考。 展开更多
关键词 雨滴冲击 双稳态压电悬臂梁 动力学特性 雨强
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基于子空间辨识的压电悬臂梁振动控制研究 被引量:2
19
作者 缑新科 李冬冬 +1 位作者 陈卓 王能才 《现代电子技术》 2014年第14期1-4,共4页
针对柔性结构的振动普遍存在复杂性、非线性和建模难的特点,跳过了复杂的机械-电压建模,基于子空间系统辨识方法的基本算法和特点,设计出抑制悬臂梁振动的一种最优控制器,并在算法实现、算法性能方面进行了仿真和实时控制实验。实验结... 针对柔性结构的振动普遍存在复杂性、非线性和建模难的特点,跳过了复杂的机械-电压建模,基于子空间系统辨识方法的基本算法和特点,设计出抑制悬臂梁振动的一种最优控制器,并在算法实现、算法性能方面进行了仿真和实时控制实验。实验结果表明,算法在提高系统辨识精度,降低计算量等方面都有显著提高,控制效果比较理想。 展开更多
关键词 压电悬臂梁 振动主动控制 子空间辨识 LQG控制器
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单晶压电悬臂梁等效黏性阻尼建模与实验 被引量:2
20
作者 房立清 张磊 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期641-648,共8页
为了完善压电悬臂梁非耦合集总参数模型,进而优化设计压电振子,本文根据机械振动理论以及阻尼理论,建立了单晶压电振子等效阻尼系数的理论模型.理论分析并实验验证了基板材料性能,结构尺寸以及截面形状等不同因素对等效机械阻尼及电阻... 为了完善压电悬臂梁非耦合集总参数模型,进而优化设计压电振子,本文根据机械振动理论以及阻尼理论,建立了单晶压电振子等效阻尼系数的理论模型.理论分析并实验验证了基板材料性能,结构尺寸以及截面形状等不同因素对等效机械阻尼及电阻尼的影响规律.最后,制备了3组不同形状尺寸的压电振子样品,并进行了冲击振动试验来验证理论分析结果.研究表明,压电材料层对整体阻尼的影响主要取决于基板与压电材料的弹性模量比;压电材料每个振动周期的电能损耗与悬臂梁长度的三次方成正比,与宽度成反比;而决定振幅放大因子的阻尼比并非随结构尺寸单调变化.实验结果与理论模型的误差为2.5%~14.7%,证明了理论模型的可靠性.分析表明,在可承受极限载荷相同的情况下,静态特性最优的变曲面悬臂梁动态特性并非最佳,得到的结果对于压电振子的优化设计具有现实意义. 展开更多
关键词 单晶压电悬臂梁 等效黏性阻尼 建模 实验
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